DE112011100364B4

DE112011100364B4 - Ein Funkkommunikationssystem

Info

Publication number: DE112011100364B4
Application number: DE112011100364.1T
Authority: DE
Inventors: Carlo Luschi; Simon Nicholas Walker
Original assignee: Nvidia Technology UK Ltd
Current assignee: Nvidia Technology UK Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: GB2489636A; GB201212831D0; TW201145845A; US9184785B2; WO2011092257A1; DE112011100364T5; GB201001482D0; GB2489636B; US20120300765A1; TWI485994B

Abstract

Ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, das unter Verwendung eines kabellosen Kommunikationskanals von einem Empfänger in einem kabellosen Funkzellennetzwerk empfangen wird, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen von Signalabtastwerten eines zu verarbeitenden Signals von einer aktiven Zelle;
Ermitteln einer Gruppe aus dominanten störenden Zellen, die ein Störsignal oberhalb eines Pegels erzeugen;
Verwenden der Anzahl an Zellen in der Gruppe, um ein Störszenario auszuwählen; und
Verwenden des ausgewählten Störszenarios und mindestens eines Parameters, der mit der aktiven Zelle und den störenden Zellen in Beziehung steht, um eine Verarbeitungsfunktion zur Verarbeitung des Signals auszuwählen, wobei die Verarbeitungsfunktion eine Entzerrerfunktion ist.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten eines Signals sowie einen Empfänger.
Wie gut bekannt ist, enthält ein zellenartig aufgebautes Kommunikationssystem bzw. ein Funkkommunikationssystem mobile Funkempfängergeräte, die miteinander über Basisstationen in dem System in Verbindung treten. Das System ist als Zellennetzwerk aufgebaut, wobei jede Basisstation eine oder mehrere Zellen in Abhängigkeit von der Zellenstruktur bedient. Die mobilen Funkempfängergeräte enthalten analoge Hochfrequenz-(HF)/Zwischenfrequenz-(ZF) Stufen, die so ausgebildet sind, dass sie kabellose Signale, die Daten tragen, über eine oder mehrere Antennen empfangen und senden. Das Ausgangssignal der HF/ZF-Stufen wird typischer Weise ins Basisband konvertiert, in welchem ein Analog-Digital-Wandler (ADC) eintreffende analoge Signale in digitale Abtastwerte umwandelt, die dann im Hinblick auf die Erfassung und die Dekodierung der Daten, beispielsweise in Form von Logikwerten, verarbeitet werden. Der Analog-Digital-Wandler kann alternativ direkt bei ZF arbeiten, in welchem Falle die Umwandlung ins Basisband im digitalen Bereich ausgeführt wird. Für eine Reihe unterschiedlicher Arten der Eingangsverarbeitung der digitalen Abtastwerte ist es bekannt, eine Signalerfassung einzurichten, wozu die Rake-Empfängerverarbeitung bzw. Rechen-Empfängerverarbeitung und die Kanalentzerrungsverarbeitung gehören.
In kabellosen Systemen mit Codedivisions-Mehrfachzugriff werden unterschiedliche physikalische Kanäle gebündelt bzw. durch Multiplexing zusammengefasst im Codebereich, wobei separate Spreizungssequenzen verwendet werden. Im Falle von orthogonalen Spreizungscodewörtern können die ursprünglichen Datensymbole dann effektiv im Empfänger durch Entspreizung separiert werden. In einem Breitband-CDMA(WCDMA-)Funksystem wird eine Abwärtsverbindungs-Codebündelung bzw. Multiplexbearbeitung ausgeführt wird, indem orthogonale variable Spreizungsfaktor-(OVSF) Codes verwendet werden. Jedoch sind die OVSF-Codewörter zueinander orthogonal nur unter der Bedingung, dass sie exakt zeitlich ausgerichtet sind. In Anwesenheit einer Mehrfachpfadausbreitung geht die Codeorthogonalität verloren und der Vorgang der Entspreizung wird durch die Interferenz bzw. Störung mit mehrfachem Zugriff (MAI) beeinflusst.
Konventionelle CDMA-Empfänger auf Basis einer Rechen-Verarbeitung (wie dies beispielsweise beschrieben ist in J.G. Proakis, „Digital Communications“, veröffentlicht von McGraw & Hill, 1995) unterliegen einer Leistungsbeeinträchtigung aufgrund des Verlustes der Orthogonalität zwischen Kanalisierungscodes in Anwesenheit einer Mehrfachpfadausbreitung. Für eine synchrone CDMA-Übertragung, wie dies in der Vorwärtsverbindung des Partnerschaftsrpojekts der dritten Generation (3GPP) gemäß dem WCDMA-Standard der Fall ist, besteht eine wirksame Möglichkeit darin, diese Problematik zu lösen, indem ein Kanalentzerrer bzw. Kanalangleicher auf Chipebene (wie dies beispielsweise im Dokument von A. Klein „Data Detection Algorithms Specially Designed for the Downlink of CDMA Mobile Radio Systems", in den Veröffentlichungen von IEEE Fahrzeugetechnologiekonferenz, Band 1, Phoenix, AZ, Mai 1997, Seiten 203-207 beschrieben ist) verwendet wird. Die Verwendung einer Kanalentzerrungsverarbeitung ergibt generell einen markanten Leistungsvorteil gegenüber konventioneller Rechen-Verarbeitung jedoch zu Lasten einer erhöhten Implementierungskomplexität.
Der Leistungsvorteil, der durch die Entzerrung auf Chipebene erreicht wird, ist insbesondere wichtig für die Übertragung mit hoher Datenrate, etwa wie im Fall des 3GPP-Hochgeschwindigkeits-Abwärtsverbindungs-Paketzugriff- (HSDPA) Standards.
Entzerrer auf Chipebene für HSDPA-Empfänger sind typischer Weise lineare Entzerrer, die auf einer transversalen Filterstruktur beruhen.
Die Berechnung der Entzerrerkoeffizienten zur Implementierung einer Entzerrervearbeitung kann auf der Minimierung des mittleren quadratischen Fehlers (MMSE) am Entzerrerausgang beruhen. Im Prinzip kann dies durch Blockverarbeitung erreicht werden, wie dies beispielsweise in A. Klein, „Data Detection Algorithms Specially Designed for the Downlink of CDMA Mobile Radio Systems", in den Veröffentlichungen der IEEE Fahrzeugtechnologiekonferenz, Band 1, Phoenix, AZ, Mai 1997, Seiten 203-207 beschrieben ist, oder dies kann erreicht werden durch einen adaptiven Algorithmus, wie dies von K. Hooli, M. Latva-aho und M. Juntti erwähnt ist in „Performance Evaluation of Adaptive Chip-Level Channel Equalisers in WCDMA Downlink", in den Veröffentlichungen der IEEE Internationalen Konferenz über Kommunikationstechnik, Band 6, Helsinki, Finnland, Juni 2001, Seiten 1974-1979.
Im Hinblick auf die Berechnung der Entzerrerkoeffizienten hat das konventionelle MMSE-Kriterium den Nachteil, dass es auf speziellen Annahmen über die Statistik der Eingangsstörung (Rauschen plus Interferenz) beruht. Ein HSDPA-MMSE-Entzerrer nimmt typischer Weise an, dass die Zwischenzelleninterferenz bzw. Störung als ein additives weißes Gauß'sches Rauschen (AWGN) modelliert werden kann. Davon ausgehend kann eine robustere Vorgehensweise darin bestehen, die Entzerrerkoeffizienten auf der Grundlage des Kriteriums der kleinsten Quadrate (LS) zu berechnen, wobei die Berechung der Entzerrerkoeffizienten direkt auf der Abtaststatistik des Eingangssignals beruht, ohne dass Annahmen über die Statistik der Interferenz getroffen werden, wie dies beispielsweise diskutiert ist in S. Haykin, Adaptive Filter Theory, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2001.
Sowohl für einen MMSE-Entzerrer als auch einen LS-Entzerrer beruht die Verarbeitung auf Eingangssignalabtastwerten, die aus einem geeigneten Zeitintervall gewonnen werden, das so gewählt werden sollte, dass der beste Kompromiss zwischen den in Konflikt stehenden Anforderungen realisiert wird, d.h., die Reduzierung der Abschätzfehler durch Mittelwertbildung über ein breiteres Zeitfenster und die Verfolgung der Zeitschwankungen des Ausbreitungskanals durch Mittelung über ein schmäleres Zeitfenster bei einer höheren Geschwindigkeit des Mobilgeräts.
Die Internationale Offenlegungsschrift WO 2009/0565505 offenbart das Auswählen einer speziellen Entzerrerimplementierung auf der Grundlage unterschiedlicher Kanalbedingungen beispielsweise auf der Grundlage von Abschätzungen der Zellengeometrie und der Doppler-Frequenz. Ein spezielles Verfahren des Ausführens der Zellengeometrie für diesen Zweck ist in der internationalen Offenlegungsschrift WO 2009/056503 offenbart.
Die US 2009/0052566 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abschätzen von Störsignalen von interferierenden Basisstationen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen robusten Interferenzszenarienauswahlmechanismus bzw. Störszenarienauswahlmechanismus bereitzustellen, der verwendbar ist, um in genauerer Weise kabellose Empfänger an gewisse Kanalumgebungen anzupassen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, das unter Verwendung eines kabellosen Kommunikationskanals empfangen wird von einem Empfänger in einem kabellosen Funknetzwerk.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Empfänger zur Verwendung in einem kabellosen Funknetzwerk zur Verarbeitung digitaler Abtastwerte bereit, gemäß Anspruch 11.
Die Erfindung stellt ferner ein Computerprogrammprodukt zur Implementierung des oben definierten Verfahrens bereit.
Die Erfindung stellt ferner eine Basisstation bereit, um das oben definierte Verfahren einzurichten.
Die dominanten Zellen können vorteilhafter Weise aus Zellen ausgewählt sein, die in einer Zellensuchprozedur erfasst werden, die für andere Zwecke eingerichtet sein kann, etwa für eine Übergabe, wobei dominante Zellen entweder alle erfassten Zellen sind oder die Gruppe aus erfassten Zellen sind, die ein Signal oberhalb eines gegebenen Schwellwerts aussenden.
Die beschriebenen Ausführungsformen besitzen den Vorteil, dass sie das Erkennen von Störbedingungen ermöglichen, die eine geeignete Implementierung für die Auswahl geeigneter Empfängerparameter und/oder Signalverarbeitungsalgorithmen erfordern. Zu Empfängerparametern gehören das Zeitfenster, das für die Mittelwertbildung der gesammelten Eingangsabtastwerte betrachtet wird, die auf der Grundlage eines Schwellwerts im Vergleich zu dem abgeschätzten Doppler-Effekt ausgeführt werden kann, wobei ein unterschiedlicher Doppler-Schwellwert in Abhängigkeit von dem ausgewählten Störszenario ausgewählt werden kann.
Für ein vorgegebenes ausgewähltes Störszenario kann die Auswahl der geeigneten Empfängerparameter und/oder der geeigneten Signalverarbeitungsalgorithmen durch eine graphische Darstellung exemplarisch dargestellt werden, wobei eine Achse verwendet wird, um die Art eines Entzerrers auf der Grundlage des Parameters auszuwählen, der mit der dienstleistenden bzw. aktiven Zelle und den störenden Zellen in Beziehung steht, wobei dieser Parameter in der bevorzugten Ausführungsform durch das Verhältnis der Leistung der aktiven Zelle zu der gesamten Störleistung aus den dominanten störenden Zellen gegeben ist, und wobei eine weitere Achse verwendet werden kann, um einen Entzerrerparameter, etwa das Zeitmittelungsfenster, auf der Grundlage einer erfassten Kanalbedingung, etwa der maximalen Doppler-Frequenz, auszuwählen. Im Allgemeinen besitzt jedes Störszenario einen anderen Schwellwert, beispielsweise einen anderen Schwellwert zum Vergleich mit dem Verhältnis zwischen der gemessenen Leistung der aktiven Zelle und der gesamten gemessenen Leistung der dominanten störenden bzw. interferierenden Zellen.
In einer alternativen Ausführungsform hängt die Auswahl der Entzerrerfunktion sowohl von dem Leistungsverhältnis als auch dem abgeschätzten Doppler-Effekt ab.
Ferner ermöglicht die beschriebene Ausführungsform eine wirksame Empfängerimplementierung, indem Messungen an Nachbarzellen, die bereits von dem Anwendergerät als Teil der Zellensuchprozedur ausgeführt sind, erneut verwendet werden.
Die Erfindung kann auf jede Situation angewendet werden, in der eine Abschätzung der speziellen Störbedingungen bzw. Interferenzbedingungen des kabellosen Endgeräts entweder im mobilen Endgerät, das eine Zellensuche für den Messbericht ausführt, oder an der Basisstation, die den Messbericht empfängt, ausgenutzt werden kann.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum Aufzeigen, wie diese in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nunmehr beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:

1 eine schematische Ansicht eines kabellosen Funkzellennetzwerks ist,
2 ein schematisches Flussdiagramm ist, das die Funktionsweise eines Verfahrens zum Abschätzen eines Störszenarios zeigt, wobei die Ableitung des Verhältnis der Leistung der aktiven Zelle zu der gesamten Störleistung aus den dominaten störenden Zellen enthalten ist;
3 eine Blockansicht der Prozedur für die Auswahl der geeigneten Entzerrerparameter und/oder Entzerrersignalverarbeitungsalgorithmen ist;
4 und 5 graphische Darstellungen einer typischen Implementierung der Auswahl der geeigneten Entzerrerparamenter und/oder Entzerrersignalverarbeitungsalgorithmen für zwei der Anzahl aus betrachteten Störszenarien sind; und
6 und 7 graphische Darstellungen einer alternativen Implementierung der Auswahl der geeigneten Entzerrerparamenter und/oder Entzerrersignalverarbeitungsalgorithmen für zwei aus der Reihe aus betrachteten Störszenarien sind.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Erkennung des aktuellen Interferenzszenarios bzw. Störszenarios in einem kabellosen Funkempfänger auf der Grundlage von Informationen über die Leistung, die von den benachbarten Zellen ausgesandt wird.
Insbesondere wird die aus den Messungen der Nachbarschaftszellen gewonnene Information verwendet, um die Gesamtzahl an dominanten Interferenzzellen bzw. Störzellen zu bestimmen und damit die gesamte dominante Zwischenzelleninterferenzleistung bzw. Zwischenstellenstörleistung zu berechnen (die mit der gesamten erfassten Zwischenzellenstörleistung übereinstimmen kann oder auch nicht). Es wird dann ein unterschiedlicher Empfängersignalverarbeitungsalgorithmus in Abhängigkeit von der Anzahl an dominanten Zellen und dem relativen Maß der aktiven Zelle im Vergleich zu der gesamten dominanten Störzellenleistung zugeordnet.
Das zugeordnete Störszenario, d.h. die Anzahl an dominanten Störzellen, kann dann verwendet werden, um eine spezielle Empfängeradaptionsschwellwertgestaltung für die relevanten Betriebsbedingungen auszuwählen. In einer Ausführungsform wird der Schwellwert dann mit einem Leistungsverhältnis verglichen, wie dies detaillierter nachfolgend beschrieben ist, um zwischen einem LS-Entzerrer und einem MMSE-Entzerrer zu wählen. In einer alternativen Ausführungsform hängt die Auswahl des Entzerrers von dem Leistungsverhältnis und einem abgeschätzten Doppler-Effekt ab.
1 ist eine schematische Ansicht eines kabellosen Funkzellennetzwerks. Es sind mehrere benachbarte Zellen gezeigt, wobei diese hexagonal dargestellt sind, wobei jedoch zu beachten ist, dass diese auch eine andere Form besitzen können. Eine Basisstation B1 ist so gezeigt, dass sie in der Zelle C1 sendet und möglicherweise die Zellen C2, C3, ..., C7, die entsprechend Basisstationen B2, B3, ..., B7 aufweisen, stört. Zu beachten ist, dass es eine große Anzahl an Basisstationen und Zellen geben kann und dass Basisstationen eine Übertragung über eine beliebige Anzahl an Zellen (wozu auch eine einzelne Zelle gehört) bieten können.
Ein mobiles Endgerät oder eine Anwendereinrichtung UE ist in der Zelle C1 gezeigt. Es ist gut bekannt, dass die UE einen Sender und einen Empfänger für kabellose Signale umfasst. Das Hauptsignal, das die UE empfangen soll, ist als I_o(1) bezeichnet, um damit Abwärtsverbindungskanäle aus der aktiven bzw. dienstleistenden Basisstation B1 zu repräsentieren. In einem WCDMA-System werden in einer gegebenen Zelle unterschiedliche physikalische Kanäle im Codebereich unter Anwendung separater Aufspreizungssequenzen gebündelt bzw. durch Multiplexing zusammengefasst (OVFS-Codes, wie sie beispielsweise in der 3GPP-Spezifizierung TS 25.213, „Technical Specification Group Radio Access Network; Spreading and Modulation (FDD)“, März 2006 beschrieben sind). Im Falle von orthogonalen gespreizten Codewörtern können die ursprünglichen Datensymbole dann wirksam im Empfänger durch Entspreizung separiert werden. Das zusammengesetzte Signal, das von der Basisstation B1 gesendet wird, besteht aus der Überlagerung dieser physikalischen Kanäle, die des weiteren durch Multiplikation mit einem pseudo-zufälligen Verwürfelungscode modifiziert sind, der (zumindest lokal) für die Zelle einzigartig ist. Dieses zusammengesetzte Signal wird in der Anwendereinrichtung UE nach Durchlaufen eines Übertragungskanals empfangen, was, wenn ausgeprägte Mehrfachpfadkomponenten vorhanden sind, typischer Weise zu einem Verlust der Orthogonalität führt, wodurch eine Mehrfachzugriffinterferenz bzw. Störung (MAI) hervorgerufen wird. Das empfangene Signal wird ferner durch das Hinzufügen von thermischem Rauschen und von Übertragungen aus anderen Zellen (beispielsweise I_o(2) und I_o(3) beeinträchtig. Aufgrund des Fehlens an Synchronisation und aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Verwürfelungscodes sind diese interferierenden Signale bzw. Störsignale nicht orthogonal zu den gewünschten Zellenübertragungen.
Jede Zelle im Breitband-CDMA-System sendet einen speziellen Abwärtsverbindungskanal mit konstanter Leistung, der als der gemeinsame Pilotkanal (CPIPH) bekannt ist, auf einem festgelegten OVSF-Code (wie dies beispielsweise in der 3GPP-Spezifikation TS 25.211, „Technical Specification Group Radio Access Network; Physikalische Kanäle und Zuordnung von Transportkanälen zu physikalischen Kanälen (FDD)“, Dezember 2005 erläutert ist). Der CPICH wird mit einem festgelegten vorbestimmten Datenmuster gesendet und kann für die Kanalabschätzung und für die Abschätzung des Verhältnisses von Signal zu Interferenz bzw. Störung (SIR) verwendet werden.
2 ist ein schematisches Flussdiagramm, das eine Funktion zum Abschätzen eines Störszenarios zeigt, wobei die Ableitung des Verhältnisses der aktiven Zellenleistung zur gesamten Störleistung aus den dominanten störenden Zellen enthalten ist.
In einer Ausführungsform eines WCDMA/HSDPA-Empfängers, der hierin beschrieben ist, beruht die Erkennung des aktuellen Störszenarios auf Messungen der Nachbarschaftszellen, die während einer Zellensuche S1 ausgeführt werden. Insbesondere wird in dem Algorithmus für die Erkennung des Störszenarios eine Zellensuchtabelle verwendet, die die Leistungen P_k, k = 1,...,N aller erkannten Zellen außer der aktiven bzw. dienstleistenden Zelle enthält. Genauer gesagt, das Suchergebnis gibt die Leistung des CPICH jeder Zelle an, die wir als einen konstanten Beitrag der gesamten Zellleistung annehmen.
Eine erkannte Zelle ist eine Zelle, die die Erfassungskriterien erfüllt hat, die in der Zellendatenbank enthalten sind.
Es sei durch K die Anzahl an dominanten Störzellen innerhalb einer vordefinierten Zeitdauer bezeichnet. Die Anzahl an dominanten Zellen wird ermittelt, indem die erfassten Zellensignale mit einem Pegel verglichen werden. Die Erfindung ist anwendbar, in dem Falle, dass die dominanten Zellen mit den erfassten Zellen übereinstimmen und auch in dem Falle, in welchem die dominanten Zellen eine Teilmenge der erfassten Zellen sind.
Die Anzahl an dominanten störenden bzw. interferierenden Zellen K wird in S2 ermittelt.
Die gesamte Zwischenzellenstörleistung wird in S3 definiert als $P_{t o t} = \sum_{k - 1}^{K} P_{k} .$
Es sei die Leistung der aktiven Zelle durch P_serv bezeichnet und man bestimme (S3) das Verhältnis der Leistung der aktiven Zelle zu der Gesamtstörleistung der erfassten Zellen P_serv / P_tot. Dann wird die Anzahl der dominanten störenden Zellen K verwendet, um das Störszenario zu bestimmen (S4), das, wie nachfolgend beschrieben ist, die Schwellwertgestaltung festlegt, wozu ein Schwellwert für das abgeschätzte Verhältnis P_serv / P_tot gehört.
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Anzahl an dominanten Zellen K (d.h., das ausgewählte Störszenario) einer Entzerrerumschaltalgorithmusfunktion 20 zugeleitet. Die Funktion 20 kann auch andere Eingaben von anderen Kanalparamenterabschätzfunktionen der Art erhalten, die verwendbar ist, um Entzerrerimplementierungen auszuwählen. Zu derartigen Parametern gehören beispielsweise die Doppler-Frequenzabschätzungen 6. Die Anzahl K wird einer Schwellwertgestaltungsauswahlfunktion 22 in der Entzerrerumschaltalgorithmusfunktion 20 zugeleitet. Der Ausgang der Schwellwertgestaltungsauswahlfunktion 22 ist einer Entzerrerauswahlfunktion 24 zugeleitet, die auch als Eingaben das Verhältnis $\frac{P_{s e r v}}{P_{t o t}}$
und die abgeschätzte Doppler-Funktion 6 erhält. Man erkennt leicht, dass es andere Eingaben für die Entzerrerauswahlfunktion 24, beispielsweise von der Art geben kann, die in der Internationalen Offenlegungsschrift WO 2009/056500 beschrieben ist. Der Ausgang der Entzerrerauswahlfunktion 24, der eine ausgewählte Entzerrerimplementierung repräsentiert, die für das Störszenario, das aktuell bestimmt ist, am besten geeignet ist, wird dann in dem Empfänger verwendet, um empfangene Signalabtastwerte zu verarbeiten. Die Entzerrerimplementierung kann in Hardware ausgewählt sein, aber es ist wahrscheinlicher und auch vorteilhafter, dass diese durch Auswählen einer speziellen Code-Sequenz ausgewählt wird, die in einem Prozessor in einer sogenannten Soft-Modem-Umgebung ausgeführt wird.
Allgemein ausgedrückt, bei einem Wert von K gleich 1 bestimmen wir, dass das Störszenario für die Verwendung eines LS-Entzerrers (oder für alternative Störzurückweise- oder Störauslöschalgorithmen) für die meisten Werte von P_serv / P_tot sehr gut geeignet ist. Entsprechend definiert das Störszenario einen relative hohen Schwellwert θ für den Wert von P_serv / P_tot, oberhalb von welchem das Störszenario für die Verwendung eines LS-Entzerrers (oder alternative Störzurückweise- oder Störauslöschalgorithmen) nicht geeignet ist.
Beim vorgegebenen Wert von K wird das Verhältnis P_serv / P_tot mit dem Schwellwert θ verglichen - unterhalb des Schwellwerts wird ein LS-Entzerrer oder eine äquivalente Einrichtung ausgewählt, während oberhalb des Schwellwerts ein MMSE-Entzerrer ausgewählt wird. Zu beachten ist jedoch, wie dies nachfolgend beschrieben ist, dass abhängig von der speziellen Ausführungsform die Entzerrerauswahl nicht nur von dem Verhältnis P_serv / P_tot abhängen kann, sondern auch von dem Verhältnis P_serv / P_tot und der abgeschätzten Doppler-Frequenz.
Wenn K ansteigt, nimmt die Eignung für die Störauslöschung progressiv ab, und somit nimmt auch der definierte Schwellwert θ für den Vergleich mit P_serv / P_tot ab.
Wenn K gleich Null ist, dann können wir bestimmen, dass lediglich ein AWGN, etwa eine Störung, vorliegt, was typisch für eine Laborsituation ist, in der die Interferenz bzw. Störung vieler Zellen durch eine AWGN-Quelle modelliert wird. Dieses Situation ist ungeeignet für die Verwendung eines LS-Entzerrers (oder alternative Störrückweise- oder Störauslöschalgorithmen). In diesem Falle können wir entweder einen sehr geringen Schwellwert θ verwenden oder einfacher direkt einen MMSE-Entzerrer auswählen.
In einer praktischen Situation enthalten unerkannte Zellen mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Anteil der gesamten Störleistung und sind dennoch unerkannt, da diese Leistungen einen sehr geringen Pegel besitzen. Dennoch weiß man aus Studien einer typischen Störverteilung, die in dem 3GPP-Dokument TR 25.963 v8.0.0, „Machbarkeitsstudie für Störauslöschung für UTRA FDD-Anwendereinrichtungen (UE)“, Dezember 2008, präsentiert ist, dass die stärkste interferierende bzw. störende Zelle typischer Weise mit ungefähr 40-50% zu der gesamten Störleistung beiträgt und dass die beiden stärksten störenden Zellen ungefähr 60-70% zu der gesamten Störleistung beitragen. Dies impliziert, dass es selten ist, viele unerkannte Zellen mit kleinem Pegel zu erhalten und kein starker Störer vorhanden ist, so dass daraus hervorgeht, dass der obige Algorithmus in der Praxis robust ist.
Laborprüfungen des LS-Entzerrers (oder von alternativen Störrückweise- oder Störauslöschalgorithmen) enthalten typischer Weise nur eine kleine Anzahl von störenden Zellen und einen kleinen Anteil an AWGN. Selbst in dieser Situation gibt jedoch das Verhältnis P_serv / P_tot eine klare Angabe über ein Szenario, das die Verwendung eines LS-Entzerrers (oder alternativer Störrückweise- oder Störauslöschalgorithmen) erfordert, wobei das gleiche Maß wie in praktischen Situationen verwendet wird.
Ferner macht es die Verwendung eines Filters für den Wert von K und die einzelnen Größen P_serv und P_tot möglich, dass Effekte falscher Auslösungen aus dem Zellenerfassungsalgorithmus entfernt werden.
Es folgt eine genauere Diskussion der Verwendung des ausgewählten Störszenarios für die Auswahl der geeigneten Empfängerimplementierung.
Störszenario A - eine dominante Störzelle (K = 1)
Im Falle, dass das Störszenario als eine dominante störende Zelle (K = 1) erkannt wird, wählen die Entzerrerumschaltalgorithmen die geeignete Entzerrerimplementierung auf der Grundlage sowohl des abgeschätzten Verhältnisses P_serv / P_tot und der abgeschätzten Doppler-Frequenz aus. Die Entzerrerauswahl wird mit dem MMSE-Entzerrer mit einem Mittelwert über einen Schlitz bzw. Zeitschlitz initialisiert. Wie in 4 gezeigt ist, wählt jeweils in den drei Gebieten mit geringer Doppler-Frequenz, mittel-hoher Doppler-Frequenz und sehr hoher Doppler-Frequenz der Algorithmus zwischen einem einzelnen MMSE-Entzerrer und einem einzelnen LS-Entzerrer abhängig von dem abgeschätzten Verhältnis P_serv / P_tot auf der Grundlage eines Vergleichs mit dem Schwellwert θ aus. In der alternativen Implementierung aus Figur 6 wählt in jedem der drei Gebiete mit geringer Doppler-Frequenz, mittel-hoher Doppler-Frequenz und sehr hoher Doppler-Frequenz der Algorithmus zwischen einer MMSE-Entzerrerimplementierung und einer LS-Entzerrerimplementierung in Abhängigkeit von dem abgeschätzten Verhältnis P_serv / P_tot auf der Grundlage eines Vergleichs mit Schwellwerten θ₁ - θ₆ aus, die von der Doppler-Abschätzung abhängen. In 6 werden die unterschiedlichen Schwellwerte mit einer Hysterese eingerichtet, d.h. mit unterschiedlichen Schwellwerten, wenn sich der Zustand in gegensetzte Richtungen verändert.
Störszenario B - zwei dominante störende Zellen (K = 2)
Im Falle, dass das Störszenario als zwei dominante störende Zellen (K = 2) erkannt wird, wählt der Entzerrerumschaltalgorithmus die geeignete Entzerrerimplementierung auf der Grundlage sowohl des abgeschätzten Verhältnisses P_serv / P_tot und der abgeschätzten Doppler-Frequenz aus. Die Entzerrerauswahl wird mit dem MMSE-Entzerrer mit Mittelwertbildung über einen Schlitz initialisiert. Wie in 5 gezeigt ist, wählt in jedem der drei Gebiete mit geringer Doppler-Frequenz, mittel-hoher Doppler-Frequenz und sehr hoher Doppler-Frequenz der Algorithmus zwischen einem einzelnen MMSE-Entzerrer und einem einzelnen LS-Entzerrer abhängig von dem abgeschätzten Verhältnis P_serv / P_tot auf der Grundlage eines Vergleichs mit dem Schwellwert θ aus. In der alternativen Implementierung aus Figur 7 wählt in jedem der drei Gebiete mit geringer Doppler-Frequenz, mittel-hoher Doppler-Frequenz und sehr hoher Doppler-Frequenz der Algorithmus zwischen einer einzelnen MMSE-Entzerrerimplementierung und einer einzelnen LS-Entzerrerimplementierung in Abhängigkeit von dem abgeschätzten Verhältnis P_serv / P_tot basierend auf einem Vergleich mit den Schwellwerten θ₁ - θ₆ aus, die abhängig von der Doppler-Abschätzung variieren. In 7 werden die unterschiedlichen Schwellwerte mit einer Hysterese eingerichtet, d.h., mit unterschiedlichen Schwellwerten, wenn sich der Zustand in entgegengesetzte Richtungen ändert.
Störszenario C - drei dominante störende Zellen (K = 3)
Im Falle, dass das Störszenario als drei dominante störende Zellen (K = 3) erkannt wird, wählt der Entzerrerumschaltalgorithmus die geeignete Entzerrerimplementierung auf der Grundlage sowohl des abgeschätzten Verhältnissees P_serv / P_tot als auch der abgeschätzten Doppler-Frequenz aus. Die Entzerrerauswahl wird mit dem MMSE-Entzerrer mit Mittelwertbildung über einen Schlitz initialisiert. Der Vorgang unterscheidet sich von dem Fall der Störszenarien A und B durch die Werte der unterschiedlichen Schwellwerte, die für die Auswahl der geeigneten Empfängerimplementierung angewendet werden.
Das obige Beispiel ist nur auf zwei oder drei dominante störende Zellen beschränkt, um damit die Beschreibung des Algorithmus zu vereinfachen, wobei auch eine typische praktische Implementierung vorteilhafter Weise Störszenarien mit mehr als drei dominanten störenden Zellen berücksichtigt.
Zu beachten ist, dass in 5 (7) die P_serv / P_tot Schwellwerte kleiner sind als die äquivalenten Schwellwerte in 4 (6). Genauer gesagt, der Schwellwert θ in 5 (θ₁ - θ₆ in 7) ist kleiner als der Schwellwert θ in 4 (θ₁-θ₆ in 6), wodurch der Tatsache Rechnung getragen wird, dass die Verwendung des LS-Entzerrers (oder alternativer Störzurückweise- oder Störauslöschalgorithmen) wichtiger ist selbst bei kleineren Pegeln der gesamten Störung P_tot in einem Störszenario mit einer kleineren Anzahl an dominanten störenden Zellen.
Zu beachten ist, dass die Einrichtungen bzw. Mittel zur Implementierung, wie sie zuvor erläutert sind, beispielsweise die Bestimmungseinrichtung und die Vergleichseinrichtung, in einer beliebigen geeigneten Weise in Hardware oder Software eingerichtet werden können. Im zuletzt genannten Falle können sie eingerichtet werden, indem in einem Prozessor Code-Sequenzen, die in einem gemeinsamen Speicher liegen, ausgeführt werden.

Claims

Ein Verfahren zur Verarbeitung eines Signals, das unter Verwendung eines kabellosen Kommunikationskanals von einem Empfänger in einem kabellosen Funkzellennetzwerk empfangen wird, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Signalabtastwerten eines zu verarbeitenden Signals von einer aktiven Zelle; Ermitteln einer Gruppe aus dominanten störenden Zellen, die ein Störsignal oberhalb eines Pegels erzeugen; Verwenden der Anzahl an Zellen in der Gruppe, um ein Störszenario auszuwählen; und Verwenden des ausgewählten Störszenarios und mindestens eines Parameters, der mit der aktiven Zelle und den störenden Zellen in Beziehung steht, um eine Verarbeitungsfunktion zur Verarbeitung des Signals auszuwählen, wobei die Verarbeitungsfunktion eine Entzerrerfunktion ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst: Ermitteln einer Leistung der aktiven Zelle für das Signal aus den Signalabtastwerten; Ermitteln der gesamten Störleistung aus den Zellen in der Gruppe, und Vergleichen des Verhältnisses der Leistung der aktiven Zelle und der gesamten Störleistung mit einem Schwellwert, der durch das ausgewählte Störszenario definiert ist, um die Verarbeitungsfunktion auszuwählen.
Ein Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schwellwert entsprechend der Anzahl an dominanten Zellen variiert.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Verhältnis verwendet wird, um eine Art des Entzerrers in Abhängigkeit von dem Schwellwert auszuwählen.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Auswahl auch vom Wert mindestens eines weiteren Kanalparameters abhängt.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl an dominanten Zellen aus einer Gruppe aus Zellen, die durch eine Zellensuchfunktion erfasst werden, ausgewählt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Art des Entzerrers ausgewählt ist aus einem LS-Entzerrer und einem MMSE-Entzerrer.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Entzerrerparameter für den Entzerrer auf der Grundlage mindestens einer abgeschätzten Kanalbedingung ermittelt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Entzerrerparameter das Zeitmittelungsintervall ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kanalbedingung eine Aschätzung der relativen Geschwindigkeit des mobilen Endgeräts, etwa die maximale Doppler-Frequenz ist.
Ein Empfänger zur Verwendung in einem kabellosen Funkzellennetzwerk zur Verarbeitung digitaler Abtastwerte, wobei der Empfänger umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen von Signalabtastwerten; eine Einrichtung zum Erkennen einer Gruppe aus dominanten störenden Zellen, die ein Störsignal oberhalb eines Pegels erzeugen; eine Einrichtung zum Auswählen eines Störszenarios unter Anwendung der Anzahl aus Zellen in der Gruppe; und eine Einrichtung zum Auswählen einer Verarbeitungsfunktion zur Verarbeitung der digitalen Abtastwerte, wobei die Auswahl auf der Grundlage des ausgewählten Störszenarios und mindestens eines Parameters, der mit der aktiven Zelle und den störenden Zellen in Beziehung steht, erfolgt, wobei der Empfänger ferner einen Speicher aufweist, der mehrere Entzerrerfunktionen enthält, wobei das ausgewählte Störszenario verwendet wird, um eine der Entzerrerfunktionen als die Verarbeitungsfunktion auszuwählen.
Ein Empfänger nach Anspruch 11, der umfasst: eine Einrichtung zum Ermitteln einer Leistung der aktiven Zelle für das Signal aus den Signalabtastwerten, eine Einrichtung zum Ermitteln der gesamten Störleistung aus den Zellen in der Gruppe; und eine Einrichtung zum Vergleichen des Verhältnisses der Leistung der aktiven Zelle und der gesamten Störleistung mit einem Schwellwert, der durch das ausgewählte Störszenario definiert ist, um die Verarbeitungsfunktion auszuwählen.
Ein Empfänger nach Anspruch 11, wobei die Entzerrerfunktionen einen LS-Entzerrer und einen MMSE-Entzerrer umfassen.
Ein Computerprogrammprodukt mit einer Programmcodeeinrichtung, die, wenn sie in einem Computer ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 einrichtet.
Eine Basisstation mit einer kabellosen Schnittstelle zum Empfangen und zum Senden von Signalen, wobei die Basisstation ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 einzurichten.